随着5G网络建设全面驶入快车道，射频前端市场中的滤波器板块迎来了升级和放量。然而国产滤波器占比不超过5%，滤波器芯片也是《科技日报》公布的35项我国“卡脖子”技术之一。

         氮化铝（AlN）是滤波器领域广泛使用的压电材料，但由于压电系数低仅适用于低频段滤波器，为适应滤波器高频段大带宽的发展趋势，产业迫切需要AlN材料技术不断突破。目前商用BAW滤波器市场多基于低Sc掺杂AlN薄膜，相关技术被美国公司垄断，而高Sc掺杂以及Y、La、MgHf等非Sc元素掺杂AlN工艺仍处在研究和产业化的早期。因此，我国需要尽快把握仅有的技术突破口，开展高Sc掺杂及非Sc掺杂AlN压电材料基础研究和产业应用研究，抢先寻找更高声速、高稳定性的新型压电合金体系，突破国际技术壁垒，实现自主知识产权。

         近年来，融合高通量实验和高通量计算的材料基因组技术越来越多地用于新材料创新。利用高通量实验技术和第一性原理计算手段，与集成电路工艺相结合，可以全面研究掺杂AlN压电材料，建立材料元素及组分、材料工艺和性能之间的关联关系，快速筛选拥有高压电系数、高稳定性的新型压电材料。该领域研究能够对我国打破技术垄断，实现5G高性能滤波器产业的自主可控发展提供坚实的材料支撑。

        8英寸全晶圆高通量多靶共溅射系统

       上海集成电路材料研究院自主研发设计我国第一台8英寸全晶圆高通量多靶共溅射系统，其设计理念是在靶枪与衬底之间的某一合适位置加装套筒掩膜，配合衬底的精确定点旋转，实现薄膜的高通量制备。前期经过调试优化，现已成功在8英寸晶圆上实现10个隔离点的AlN薄膜材料高通量制备，各个沉积点之间互不干扰（下图）。

        AlN体系材料高通量制备

        AlN薄膜的PVD制备涉及多个工艺参数，各工艺参数的变量组合在一起数据量庞大，在展开AlN的掺杂实验时，掺杂元素种类与含量的不同使实验变量更加复杂。依靠传统的材料研发方式需要耗费大量时间，为此，材料基因组团队依托于研发的高通量PVD设备展开对氮化铝及掺杂体系材料的研发。

        前期为验证该高通量PVD设备在射频压电材料AlN研究上的可行性，团队对工艺参数进行组合，展开直流溅射实验与射频溅射实验，每组实验根据需求设计参数组合，结合XRD、SEM、TEM等材料表征技术，在较短的时间内制备出有明显择优取向的AlN薄膜，成功验证了该设备在快速制备所期望的射频压电材料的可行性，为后续的AlN掺杂实验提供了基础。

        材料基因组团队的Sc掺杂AlN的薄膜制备基于30%Sc含量的ScAl合金靶材，通过调控相关工艺参数，目前成功制备出高品质柱状多晶薄膜（下图）。